新材料在半干燥条件下也能自愈

研究和制造能在半干燥状态下自我修复的新材料。资料来源:geek.com

在拥有能自我修复的汽车或建筑之前，人们需要能在无水环境中自我修复的材料。自愈合材料在柔软潮湿的条件下工作良好。研究人员发现，当材料变干时，自愈能力会减弱。然而，日本大阪大学的科学家最近生产了一种新材料，它可以在半干燥条件下修复99%的表面切口。研究人员首次将物理和化学方法用于自愈材料，相关论文发表在《化学》杂志上。

“这种材料结合了自愈的物理和化学特性，能够在更干燥、更坚硬的状态下快速有效地自愈。”这项研究的资深作者、超分子聚合物化学家Akira Harada说。“新材料只需要少量水蒸气来促进修复，换句话说，水只是修复过程中所需的无毒胶水。”参与这项研究的副教授高岛义纪说。

通常，材料工程师会将材料物理嵌入到充满自愈物质的微胶囊或通道中，或者使用聚轮烷等分子来构建材料。自愈材料的化学指可逆键的使用，包括可逆化学反应和分子间相互作用，如氢键。

原田实验室使用聚轮烷作为主要结构，并交联可逆的相互作用，将自愈的物理和化学机制结合成新材料。聚轮烷结构使材料能够通过应力松弛修复浅坑。化学可逆作用可以使它修复深坑。组合方法使材料在10分钟内恢复80%。

"超分子聚合物材料的突破表明，智能设计可以在宏观尺度上带来功能的进步。"该研究论文的第一作者、工程助理教授中川正树(Masaki Nakahata)说，“无论是硬的还是自愈的，聚合材料都为材料科学开辟了一个新的前沿。”

科学家表示，这种材料用途广泛，可用于汽车涂料、建筑和医疗设备领域。他们还计划设计能在环境条件下自我修复的坚硬材料。(张张)